Индийские физики предложили новый метод генерации многоэлектронных пузырей в жидком гелии с помощью ультразвука. Это позволило увеличить плотность заряда в пузыре и наблюдать пузырь даже после конденсации газообразного гелия. Новый метод планируется использовать для изучения влияния кривизны поверхности и квантовых взаимодействий на двумерную электронную систему.

Статья опубликована в журнале Physical Review B.

На поверхности жидкого гелия на электрон воздействуют две силы: кулоновское отталкивание из-за принципа Паули и притяжение за счет поляризации жидкости. Благодаря этому над поверхностью жидкого гелия возникает двумерная электронная система. При достаточно большой плотности электронов на поверхности может трансформироваться в многоэлектронный пузырек — полость в жидкости, содержащая много электронов.

Многоэлектронные пузырьки помогут исследовать взаимодействие электронов на кривых поверхностях и позволят достигнуть концентрации электронов более 2×10¹³ на квадратный метр — при столь большой концентрации проявляются квантовые эффекты такие как квантовое плавление.

Чтобы подавить неустойчивость до достижения высокой концентрации электронов, ученые используют заряженную тонкую пленку жидкого гелия. Такой подход ограничен поверхностными дефектами подложки и потерей электронов, скользящих вдоль квантовых вихрей, но при этом у ученых получилось довести концентрацию электронов до 10¹⁵ на квадратный метр. Однако до сих пор не было экспериментального наблюдения за квантовым плавлением двумерной электронной системы — хотя это позволило бы уточнить поведение электронов в двумерной системе.

Группа индийских физиков под руководством Амбариша Гоша (Ambarish Ghosh) из Индийского института наук предложили создавать неустойчивость заряженной поверхности жидкого гелия с помощью ультразвука, сфокусированного вблизи от заряженной поверхности.